DE4021037C2 - Elektrische Bohrmaschine mit Geschwindigkeits- und Drehkrafteinstellmöglichkeit - Google Patents
Elektrische Bohrmaschine mit Geschwindigkeits- und DrehkrafteinstellmöglichkeitInfo
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- B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
- B25B23/141—Mechanical overload release couplings
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische
Bohrmaschine mit einer Einstellmöglichkeit für die Geschwindigkeit
und die Drehkraft bzw. das Drehmoment (nachfolgend als
Drehkraft bezeichnet) und insbesondere auf eine, die
einen einzelnen Stellring verwendet, um die
Ausgangsgeschwindigkeit und die Drehkraft einzustellen.
Es stellte sich heraus, daß die Einrichtung zur Einstellung
der Geschwindigkeit bei einer herkömmlichen elektrischen
Bohrmaschine einen Zugstab bzw. Druckstab verwendet, um
die Zahnräder zu wechseln, so daß die
Ausgangsgeschwindigkeit eingestellt wird, während ihre
Einrichtung zur Regelung der Drehkraft durch einen
anderen Druck- bzw. Zugstab eingestellt wird. Da diese
beiden Einrichtungen durch zwei separate Knöpfe eingestellt
werden, wird die Anwendung sehr unbequem und außerdem der
Aufbau kompliziert, wodurch die Kosten steigen und die
Wartung schwierig wird.
Es ist bekannt, daß der Eingriff zwischen der Kupplung
und dem Antriebszahnrad bei einer herkömmlichen
Bohrmaschine erreicht wird, indem Stahlkugeln in die
entsprechenden Vertiefungen auf der Innenseite der
Kupplung und des Antriebszahnrades eingesetzt werden
(siehe Fig. 7), die Fläche dieser Vertiefungen wird
jedoch durch die Reibung mit den Stahlkugeln vergrößert,
so daß der Eingriff zwischen diesen nicht so fest wie
vorher ist und die maximale Ausgangsdrehkraft verringert
wird. Wenn diese Vertiefungen durch die Stahlkugeln
weiter abgerieben werden, können die Stahlkugeln sogar
aus den Vertiefungen herauskommen, und das
Antriebszahnrad läuft im Leerlauf, wodurch alle
Funktionen der Bohrmaschine verlorengehen. Im Vergleich
mit der vorliegenden Erfindung wird die herkömmliche
Bohrmaschine leicht abgenutzt, und ihre Herstellung und
ihr Zusammenbau sind schwierig.
Für die Vermeidung eines unzulässig hohen Drehmomentes
an der Arbeitsspindel ist insbesondere für elektrische
Handwerkzeuge aus DE 36 10 820 A1 eine Drehmoment-
Abschaltvorrichtung bekannt. In dieser Drehmoment-
Abschaltvorrichtung wird bei einer
Drehmomentüberlastung die Arbeitsspindel um einen
Winkel zu ihrer Normalstellung radial verschoben und
dadurch ein Schaltelement betätigt, das den Motor
abschaltet. Die die Arbeitsspindel in ihrer
Normalstellung haltende Belastungsfeder kann manuell,
stufenlos eingestellt werden und somit eine Vielzahl
von Drehmomenten verwirklichen. Eine Einstellung der
Geschwindigkeit kann aber durch diese Vorrichtung
nicht erzielt werden.
Es ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine elektrische Bohrmaschine mit sowohl
Geschwindigkeits- als auch Drehkrafteinstellmöglichkeit zu
schaffen, welche die obengenannten Nachteile mäßigen
oder beseitigen kann.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Bohrmaschine
mit Geschwindigkeits- und Drehkraftregelung gemäß dem
Anspruch 1 gelöst.
Die beigefügten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Teilschnitt der erfindungsgemäßen
elektrischen Bohrmaschine mit
Geschwindigkeits- und Drehkrafteinstellmöglichkeit,
Fig. 2 eine auseinandergezogene Darstellung
dieser erfindungsgemäßen Bohrmaschine,
Fig. 3 einen Schnitt der relativen Positionen
der Bauteile der Bohrmaschine, wenn sie
auf geringe Geschwindigkeit eingestellt
ist,
Fig. 4 einen Schnitt der relativen Positionen
der Bauteile der Bohrmaschine, wenn sie
auf hohe Geschwindigkeit eingestellt ist,
Fig. 5 eine Draufsicht des Stellringes der
Bohrmaschine,
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie A-A der
Fig. 5,
Fig. 7 eine Vorderansicht der Fig. 5,
Fig. 8 eine Seitenansicht der Fig. 5,
Fig. 9 eine Schnittansicht, die das Eingreifen
von Kupplung und Antriebszahnrad bzw.
Zahnradsatz (nachfolgend als Antriebs
zahnrad bezeichnet) der Bohrmaschine
zeigt, und
Fig. 10 eine Schnittansicht, die das Eingreifen
von Kupplung und Antriebszahnrad bei
einer herkömmlichen Bohrmaschine zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere die
Fig. 1 und 2 umfaßt die elektrische Bohrmaschine mit
Geschwindigkeits- und Drehkrafteinstellmöglichkeit hauptsächlich
einen Stellring 1, einen Mechanismus zur Einstellung der
Geschwindigkeit und einen Mechanismus zur Einstellung der
Drehkraft.
Der Mechanismus zur Einstellung der Geschwindigkeit umfaßt
ein Zahnrad 21, einen stationären Ring 22, ein erstes Zahnrad 23,
ein Lager 24, eine Arbeitsspindel 25, einen Stift 26,
einen Mitnehmer bzw. eine Schubvorrichtung 27
(nachfolgend als Mitnehmer bezeichnet) und zwei Federn 28
und 29. Die Arbeitsspindel 25 ist mit dem Spannfutter
4 fest verbunden, so daß dieses damit rotiert. Außerdem
weist die Arbeitsspindel 25 eine Bohrung 251 zur Aufnahme
des Stiftes 26 auf. Das Lager 24 wird verwendet, um die
Arbeitsspindel 25 in ihrer Position zu halten. Das
erste Zahnrad 23 wird auf die Arbeitsspindel 25 aufgesetzt
und weist auf dem Flansch 231 an der linken Seite zwei
entgegengesetzte Kerben 232 auf, die dem Stift 26 auf der
Arbeitsspindel 25 angepaßt sind. Der stationäre Ring
22 wird auf den Flansch 231 aufgesetzt, und somit kann
das erste Zahnrad 23 die Arbeitsspindel 25 antreiben, wodurch
das Spannfutter 4 mit hoher Geschwindigkeit rotiert. Das
Zahnrad 21 greift drehbar und gleitend in die
Arbeitsspindel 25 ein. Der Mitnehmer 27 ist ein
umgekehrt U-förmiges Teil mit einem Vorsprung 271, der
(in bezug auf Fig. 2) auf der dem Stellring zugewandten Seite
angeordnet ist, und mit einem nach außen gerichteten Schenkel
272 und einem nach innen gerichteten Schenkel 273, die
sich (unter Bezugnahme auf Fig. 2) von der dem Stellring 1 abgewandten Seite
erstrecken, er ist oberhalb des Zahnrades 23 in einer
solchen Weise angeordnet, daß die Schenkel 272 und 273 so
nahe wie möglich an der Arbeitsspindel 25 liegen, so
daß, wenn der Mitnehmer 27 nach links bewegt wird, der
Schenkel 272 das Zahnrad 21 ebenfalls nach links drückt,
wodurch die Kerben 232 des Zahnrades 23 vom Stift 26
getrennt werden. Folglich treibt das Zahnrad 21 in der
Zwischenzeit die Arbeitsspindel 25 nicht an. Wenn der
Mitnehmer 27 nach rechts bewegt wird, wird das Zahnrad 21
durch die Feder 28 in eine Rechtsbewegung gedrückt,
wodurch der Stift 26 auf der Arbeitsspindel 25
eingreift.
Die Kupplung 35 ist an der Innenseite mit vier
Vertiefungen 351 versehen, in denen vier entsprechende
Stahlkugeln 37 aufgenommen werden. Das Antriebszahnrad 36
ist an der Innenseite ebenfalls mit vier Vertiefungen 361
versehen, deren Struktur den Vertiefungen 351 ähnlich ist
und die vier Stahlkugeln 38 aufnehmen. Wenn das
Antriebszahnrad 36 gedreht wird, drücken folglich die
Stahlkugeln 38 gegen die Stahlkugeln 37 der Kupplung 35,
wodurch sich die Kupplung 35 im Gleichklang mit dem
Antriebszahnrad 36 dreht. Da die Stahlkugeln 37 und 38
eine große Härte aufweisen, kann die Lebensdauer der
Kupplung und des Zahnrades verlängert werden, wodurch die
Lebensdauer der erfindungsgemäßen Bohrmaschine verlängert
wird.
Die Ritzelwelle bzw. Nabe 31 (nachfolgend als Nabe
bezeichnet) weist eine Vielzahl von Verzahnungen 311,
die in das Zahnrad 21 eingreifen, und ein Zahnrad 312
auf, das in das Zahnrad 23 eingreift. Die linke Seite der
Nabe 31 ist durch den Stift 313 mit der Kupplung
verbunden, der in einer solchen Weise in die Bohrung 314
eingesetzt wird, daß die Kupplung 35 noch in
Längsrichtung bewegt werden kann. Das Druckteil 32 greift
in die Nabe 31 ein und drückt über das Kugeldrucklager 33
und die Feder 34 gegen die rechte Seite der Kupplung 35,
so daß, wenn das Druckteil 32 nach links gedrückt wird,
die Kupplung 35 in einem engen Kontakt mit dem
Antriebszahnrad 36 steht. Wenn das Druckteil 32 eine
größere Druckkraft ausübt, wird der Eingriff zwischen dem
Druckteil 32 und dem Antriebszahnrad 36 fester. Wenn das
Druckteil 32 freigegeben wird, wird andererseits der
Eingriff zwischen der Kupplung 35 und dem Antriebszahnrad
36 weniger fest. Folglich kann die Ausgangsdrehkraft der
erfindungsgemäßen Bohrmaschine einfach durch Drehen des
Stellringes 1 eingestellt werden, wobei der äußere Rahmen
13 dieses Stellringes verwendet wird, um die Druckkraft
auf das Druckteil 32 einzustellen. Wenn die von der Last
geforderte Drehkraft größer als eine bestimmte
Ausgangsdrehkraft der Bohrmaschine ist,
schlupft die Kupplung 35 und das Antriebszahnrad 36
läuft im Leerlauf, wodurch eine Zerstörung vermieden und
die Bohrmaschine als auch der Anwender geschützt werden.
Der Stellring 1 ist drehbar auf der Arbeitsspindel 25
befestigt, er ist mit einer inneren Schaltkurve 12 und einer
äußeren Schaltkurve 13 zur Aufnahme des Vorsprunges 271 des
Mitnehmers 27 und des schmaler werdenden Endes 321 des
Druckteiles 32 versehen. Die innere Schaltkurve 12 wird von
einer ersten Kurvenfläche 121 mit gleichmäßiger Höhe, einer
zweiten, gegenüber der ersten Kurvenfläche 121 zurückgesetzten,
Kurvenfläche 122 mit gleichmäßiger Höhe und einer
schrägen Kurvenfläche 123 gebildet, die die erste 121 und
die zweite Kurvenfläche 122 verbindet. Die Kurvenflächen 121 und 122
nehmen jeweils einen Bereich von etwa 150° ein. Die
äußere Schaltkurve 13 ist aus zwei schrägen Kurvenflächen 131 und
einem Stopper 132 zusammengesetzt, der genau gegenüber
der schrägen Kurvenfläche 123 der inneren Schaltkurve 12 angeordnet
ist. Wenn folglich die erste Kurvenfläche 121 der inneren Schaltkurve
12 gegen den Vorsprung 271 des Mitnehmers 27 drückt, wird
das Zahnrad 21 von der Arbeitsspindel 25 weggedrückt.
In der Zwischenzeit wird das Zahnrad 23 durch die
Rückstellkraft der Feder 29 fest mit dem Stift 26
verbunden, und somit rotiert die Bohrmaschine mit hoher
Geschwindigkeit. Wenn der Stellring 1 gedreht wird,
bewegt sich die erste Kurvenfläche 121 der inneren Schaltkurve 12
entlang des Vorsprunges 271 des Mitnehmers 27 und die
schräge Kurvenfläche 131 der äußeren Schaltkurve 13 drückt gegen das
Ende 321 des Druckteiles 32, wodurch die
Ausgangsdrehkraft eingestellt wird. Wenn der Stellring 1
weitergedreht wird, sinkt der Eingriff zwischen der
inneren Schaltkurve 12 und dem Vorsprung 271 des Mitnehmers 27
von der ersten 121 auf die zweite Kurvenfläche 122, so daß
die Feder 28 das Zahnrad 21 in Richtung des Spannfutters
4 drückt, wodurch das Zahnrad 21 mit der
Arbeitsspindel 25 in Eingriff steht und die
Bohrmaschine mit geringer Geschwindigkeit rotiert.
Gleichzeitig wird der Stellring 1 gedreht, die schräge
Kurvenfläche 131 der äußeren Schaltkurve 13 drückt das Ende des
Druckteiles 32, so daß die Ausgangsdrehkraft eingestellt
wird. Zusätzlich kann der Stellring 1 einen mit einer
Skala versehenen Ring aufweisen, so daß die Ausgangs
geschwindigkeit und -drehkraft angezeigt werden.
Folglich kann die Ausgangsgeschwindigkeit und -drehkraft
der erfindungsgemäßen Bohrmaschine einfach durch Drehen
des Stellringes eingestellt werden. Dabei kann die
Ausgangsdrehkraft unabhängig davon eingestellt werden, ob
die Bohrmaschine mit hoher oder geringer Geschwindigkeit
arbeitet.
Claims (2)
1. Elektrische Bohrmaschine mit
- einem Motor (5), durch den eine Arbeitsspindel (25) in Umdrehung versetzbar ist, an deren einem Ende ein Spannfutter (4) angeordnet ist und die eine Radialbohrung (251) zur Aufnahme eines Stiftes (26) aufweist, wobei auf der Übertragungswelle (25) ein erstes Zahnrad (23) axial verschiebbar angeordnet ist, das auf einer Seite einen Flansch (231) mit zwei Kerben (232) aufweist, in die der Stift (26) eingreifen kann, und auf der Übertragungswelle (25) ein zweites Zahnrad (21) drehbar und gleitend angeordnet ist, das auf einer Seite zwei Kerben aufweist, in die der Stift (26) eingreifen kann, gekennzeichnet durch
- einem Motor (5), durch den eine Arbeitsspindel (25) in Umdrehung versetzbar ist, an deren einem Ende ein Spannfutter (4) angeordnet ist und die eine Radialbohrung (251) zur Aufnahme eines Stiftes (26) aufweist, wobei auf der Übertragungswelle (25) ein erstes Zahnrad (23) axial verschiebbar angeordnet ist, das auf einer Seite einen Flansch (231) mit zwei Kerben (232) aufweist, in die der Stift (26) eingreifen kann, und auf der Übertragungswelle (25) ein zweites Zahnrad (21) drehbar und gleitend angeordnet ist, das auf einer Seite zwei Kerben aufweist, in die der Stift (26) eingreifen kann, gekennzeichnet durch
- - einen Mitnehmer (27) mit einem Vorsprung (271) an einem Ende sowie einem nach außen und einem nach innen gerichteten Schenkel (272, 273) am anderen Ende, wobei der Mitnehmer bezogen auf die Übertragungswelle (25) in radialer Richtung außerhalb des ersten Zahnrades (23) so angeordnet ist, daß die Schenkel (272, 273) möglichst dicht an die Übertragungswelle (25) heranreichen,
- - die Arbeitsspindel (25) umschlingende Federn (28, 29), die die beiden Zahnräder (21, 23) in Eingriff mit dem Stift (26) zwingen,
- - ein vom Motor (5) angetriebenes Antriebszahnrad (36), das eine Vielzahl von Vertiefungen (361) aufweist, in denen jeweils eine Kugel (38) aufgenommen ist,
- - eine Kupplung (35), die eine Vielzahl von Vertiefungen (351) aufweist, in denen jeweils jeweils eine Kugel (37) aufgenommen ist und die den Vertiefungen (361) des Antriebsrahnrads (36) entsprechen,
- - eine Ritzelwelle (31), deren Verzahnung (311) mit dem zweiten Zahnrad (21) kämmt, auf der ein weiteres Ritzel (312) sitzt, das mit dem ersten Zahnrad (23) kämmt, und die mit der Kupplung (35) verbunden ist,
- - ein Druckteil (32), das auf der Ritzelwelle (31) angeordnet ist,
- - zwischen der Kupplung (35) und dem Druckteil (32) angeordnete elastische Teile (33, 34) und
- - einen Stellring (1), der drehbar auf der Arbeitsspindel (25) angeordnet ist und an seiner getriebeseitigen Stirnfläche eine innere (12) und eine dazu konzentrisch angeordnete äußere Schaltkurve (13) aufweist, gegen die der Mitnehmer (27) mit seinem Vorsprung (271) und das Druckteil (32) mit seinem Ende (321) anliegen.
2. Elektrische Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die innere Schaltkurve
(12) des Stellringes (1) eine erste Kurvenfläche (121) mit
gleichmäßiger Höhe, eine zweite gegenüber der ersten Kurvenfläche
(121) zurückgesetzte Kurvenfläche (122) mit gleichmäßiger
Höhe und eine Schräge (123) aufweist, die die erste
(121) und die zweite Kurvenfläche (122) jeweils einen
Bereich von etwa 150° einnehmen und die äußere Schaltkurve
(13) des Stellringes (1) zwei schräge Kurvenflächen (131)
aufweist.
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